Способ испытания подшипников скольжения с тканевым рабочим слоем на работоспособность и стенд для его осуществления Советский патент 1993 года по МПК G01M13/04 

термического распада и хрупкости, а также возникающие при определенных условиях повышенные обратимые деформации с относительно широким спектром релаксации. Кроме этого эксплуатация космических изделий может характеризоваться циклическими сменами температур от криогенных до высоких, что также вносит определенные коррективы в триботехнические характеристики испытуемых подшипников скольжения с тканевым рабочим слоем,

Цель изобретения - повышение достоверности результатов испытаний подшипников скольжения с тканевым рабочим слоем путем приближения условий испытаний, по температуре и вакууму имитирующих космические.

Поставленная цель достигается тем, что испытаниям подвергается из условия необходимости и достоверности партия подшипников. Испытуемый подшипниковый узел, смонтированный на стенде, состоит из двух неподвижно закрепленных подшипников и вала, совершающего движение, например возвратно-вращательное. При фиксированной температуре 10, например 20°С и опре- деленной радиальной технологической нагрузке N0, необходимой для устранения радиальных люфтов вала в подшипниках и предварительной деформации тканевого рабочего слоя, измеряют исходное положение вала ho, осуществляют ступенчатое на- гружение узла с измерением величины hi при каждой фиксированной нагрузке NJ, доводя ее до заданной величины Nk, и выдерживают в этом положении систему до стабилизации значения hi. После этого проводят разгрузку узла до величины N0 и выдерживают при 3fou нагрузке до тех пор, пока величина ho не будет равна const в течение времени. Таким образом, величину полной деформации Ah можно выразить формулой вида : A h hk - h0 - А Ь, где A b -деформация (прогиб) вала, определяемая экспериментально или теоретически, а остаточная деформация определится величиной АО ho - h0. При необходимости цикл нагружение - разгрузка может быть повторен. Доведя нагрузку до заданной величины, создают на испытуемом узле требуемую температуру, выдерживают, измеряют положения вала ht и осуществляют цикл фрикционных испытаний с измерением момента трения. После окончания фрикционных испытаний замеряют положение вала ht. Величина (ht - ht) характеризует износ, включающий в себя и деформационные процессы тканевого рабочего слоя, произошед- шие в результате теплосилового

нагружения. После измерения ht снижают нагрузку до No, а температуру доводят до значения to. Проводят выдержку при этом температуре, фиксируя положение вала

I h011 и после стабилизации его значения h0 const во времени, определяют величину изменения зазора в паре подшипник - вал, Цикл испытаний проводят при чередовании криогенных и высоких температур, а

0 выдержку осуществляют при первоначальной технологической нагрузке М0 в нормальных условиях.

Для осуществления способа испытания подшипников скольжения с тканевым рабо5 ним слоем на работоспособность в условиях по температуре, вакууму и нагрузочным параметрам, имитирующих эксплуатацию космических изделий, необходимо стеновое оборудование, обеспечивающее эти факто0 ры.

Прототипом описываемого стенда выбран стенд для испытания подшипников скольжения, содержащий вакуумную камеру с установленным внутри ее объема испы5 туемым узлом трения типа вал - втулка, имеющей систему нагружения и систему измерения триботехнических характеристик. К числу недостатков прототипа, которые не позволяют эффективно и достаточно до0 стоверно реализовать предложенный способ испытания подшипников скольжения с тканевым рабочим слоем, можно отнести отсутствие холодильных (криогенных) устройств, необходимых для получения

5 криогенных температур на исследуемом узле трения.

Кроме того, можно отметить, что конструкция машины не позволяет достаточно быстро проводить монтаж и демонтаж испы0 туемого узла, что приводит к снижению эффективности проведения испытаний.

Целью изобретения является повышение достоверности результатов и эффективности испытаний путем приближения

5 условий испытания по температуре и вакууму, имитирующих космические/при обеспечении возможности испытаний подшипников скольжения в тканевым рабочим слоем.

0 На фиг.1 изображена конструктивная схема предложенного стенда для испытания подшипников скольжения; на фиг.2 - сечение А-А стенда; на фиг.З - сечение Б-Б стенда.

5 в предложенном стенде вакуумная камера 1 снабжена двумя концентрично расположенными холодильными устройствами. Одно из них -внешнее 2, играет роль холодильного экрана, отсекающего тепловые потоки от стенок вакуумной камеры, а также

служит для улучшения и поддержания требуемого вакуума. Второе холодильное устройство - малое 3, предназначено для получения необходимо криогенной температуры на испытуемом узле за счет подачи в его полость хладагента, например жидкого азота или гелия. Одновременно оно служит и опорой, предназначенной для размещения двух испытуемых 4 и одного технологического 5 подшипников. Для достижения требуемой криогенной температуры, сокращения времени захолаживания за счет уменьшения теплопритоков извне, холодильные устройства с фланцем и корпусом вакуумной камеры контактируют через изоляционные прокладки 6 и 7. С аналогичной целью нагружающее устройство снабжено изоляционной прокладкой 8, роль которой может играть, например, антифрикционная полифено-аримидная ткань, нанесенная с помощью полимерного связующего на наружную поверхность технологического подшипника 5. Для регистрации температуры служат датчики - термопарные или датчики сопротивления. Нагрев испытуемого узла осуществляется нагревательными элементами, например, кварцевыми галогенными лампами 9 типа КГМ, две из которых монтируются под определенным углом к оси подшипника в отверстиях конической формы, выполненных в корпусе малого холодильного устройства 3. Горизонтальная ось этих отверстий находится в области нейтрального слоя корпуса 3, замыкающегося через изоляционную прокладку 10 и опору 11 на корпус вакуумной камеры 1. Кроме конических отверстий, корпус, малого холодильного устройства имеет профильный паз - окно для установки тензобалок 12 и размещения нагрузочной и измерительной систем, причем измерительное устройство потерь на трение 13 выполнено в виде двуплечего коромысла, на которое через шток нагружающего устройства 14 и сегментный подшипник качения 15 передается от нагружающего устройства радиальная нагрузка, воспринимаемая подшипниковым узлом, вал 16 которого выполнен в виде установленного внутри герметичного объема ротора электродвигателя привода вращения 17, статор которого расположен вне вакуумной камеры.

Предложенная конструкция стенда позволит проводить испытания подшипников скольжения с тканевым рабочим слоем при удельных нагрузках до 40 кгс/мм2 в температурном диапазоне от -160 до +300°С в требуемом вакууме как режиме вращательного, так и в режиме возвратно-вращательного движения вала.

Формула изобретения

1. Способ испытания подшипников

скольжения с тканевым рабочим слоем на работоспособность, заключающийся в ступенчатом нагружении подшипников радиальной нагрузкой, превышающей рабочую нагрузку, и замерении момента трения при

0 каждой фиксированной нагрузке, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности результатов испытаний путем приближения условий испытаний по температуре и вакууму к космическим до

5 осуществления радиального иагружения, нагружают подшипник рабочей нагрузкой при нормальных условиях, измеряют положение вала, далее производят радиальное нагружение и измеряют величины деформа0 ций подшипника, затем разгружают подшипник до рабочей нагрузки, осуществляют выдержку, в течение которой проводят измерение положения вала, повторно проводят радиальное нагружение до требуемой

5 величины, создают требуемую температуру, выдерживают ее и измеряют положение вала, проводят фрикционные испытания с одновременным измерением момента трения и величины изменения зазора вала в под0 шипнике, снижают нагрузку до рабочей, выдерживают подшипник при этой нагрузке с измерением величины деформации через определенные интервалы времени до ее стабилизации и по комплексу измеренных

5 параметров судят о работоспособности подшипника.

2. Способ по п.1,отличающийся тем, что цикл испытаний производят при чередовании криогенных и высоких темпе- 0 ратур.

3. Стенд для испытания подшипников скольжения с тканевым рабочим слоем на работоспособность, содержащий вакуумную камеру с установленными в ее корпусе узлом, включающим приводной вал для ис5 пытуемых подшипников и установленный на валу нагрузочный подшипник, устройства нагружения и измерения износа испытуемых подшипников и момента трения, о т л ича ю щ-и и с ятем, что, с целью повышения

0 достоверности и эффективности испытаний путем приближения условий испытаний по температуре и вакууму к космическим при обеспечении возможности испытаний подшипников скольжения с тканевым рабочим

5 слоем, вакуумная камера снабжена двумя концентрично расположенными внутренним, охватывающим вал, и охватывающим внутренний наружным холодильными устройствами, закрепленными на корпусе вакуумной камеры, выполненной из немагнитного материала, через изоляционные прокладки, узел во внутреннем холодильном устройстве снабжен датчиками температуры и установленными с его торцов нагревательными элементами, нагружающее устройство снабжено изоляционйой прокладкой, размещенной на нагрузочном подшипнике, а привод вала выполнен в виде двигателя постоянного тока, ротором которого является вал, а статор размещен вне вакуумной камеры на ее наружной стенке корпуса соосно с ротором.

4. Стенд по п.З, отличающийся тем, что корпус внутреннего холодильного устройства выполнен с профильным окном для размещения нагрузочного и измери- тельного устройств, а также коническими отверстиями для установки нагревательных элементов.

5. Стенд по пп. Зи4, отличающий- с я тем, что измерительное устройство выполнено в виде двуплечего коромысла с установленными в корпусе внутреннего холодильного устройства, тензобалками.

fi Риг. /.